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重新认识能量守恒定律

(2009-08-31 16:11:48)
标签:

能量守恒定律

常量

分类: 物理
众所周知,相对论认为对于孤立系统,总能量守恒就是能量守恒,即,ΣE=常量,其实这是对能量守恒定律认识错误的结果,总能量守恒根本就不是能量守恒,要说明清楚这个问题,就不得不从能量守恒定律说起。

      一、能量守恒定律

      能量守恒定律指出:“自然界的一切物质都具有能量,能量既不能创造也不能消灭,而只能从一种形式转换成另一种形式,从一个物体传递到另一个物体,在能量转换和传递过程中能量的总量恒定不变”。

    由此可知:

    1、能量守恒定律决不允许不同形式能量之间出现不等量转换,能量守恒定律的核心是能量只能从一种形式转换成另一种形式,从一个物体传递到另一个物体,能量增加量=能量减少量,且必需是所有形式能量都必需遵循这一原则(以后称之为等量转换原则),少一种形式能量都不行。

    2、能量总量不变只是一个结果,是所有形式能量遵循等量转换后的一个结果。

   注意:能量有多种形式,有动能、势能、势能、电能等等,且不同形式能量有不同的数学表达式。有可能还存在人们不知道的形式能量。

        二、总能守恒不是能量守恒

       长期以来,对于孤立系统,人们皆认为∑E=常量等同能量守恒,这其实是一个错误。

       ∑E=常量, ∑是求和符号,∑E就表示所有的能量之和,∑E=常量等表示所有的能量之和是一个定值,就是说能量的总量保持不变。它只是保证能量的总量保持不变,并不保证所有能量形式之间等量转换,它允许不等量转换,数学知识就是不等式与等式之间的关系,二个不等式可组合成一个等式,故∑E=常量不能等同于能量守恒定律。举例说明:
        6≠7,9≠8,6+9是不是等于7+8,换言之,一孤立系统有:某形式能量为6,另某一形式能量为9,二形式能量转换为另二形式能量,分别是由6转换为7、9转换为8,转换前,系统能量之和ΣE=6+9=15,转换后,系统能量之和ΣE=7+8=15。ΣE=常量矣,这是能量守恒定律吗?能量守恒定律何时允许过不等量转换。

       显然∑E=常量是不能等同于能量守恒定律,它只是一个数学表达,它并没有对中间过程进行控制,并不保证所有形式能量之间遵循等量转换,它只保证总量守恒。

       故此我们可得出:
      一、ΣE=常量只是保证总能量守恒或总能量增量守恒,并不保证体系内的所有形式能量之间能量转换必需遵守等量转换原则,在ΣE=常量中,不仅含有不同形式能量之间转换遵守等量转换原则的总能量守恒或总能量增量守恒,而且还含有不同形式能量之间转换不遵守等量转换原则的总能量守恒或总能量增量守恒.而根据能量守恒定律,能量的变化只能是不同形式的能量互相转化,在转化中每一种形式的能量转化为另一种形式的能量时,都要严格遵守等量转换原则,从而才能保证总能量守恒.。
       同理,单一(或二/三种)形式能量的守恒只能保证分析的这几种形式能量的转换遵守等量转换原则,并不能保证所有形式能量之间的转换遵守等量转换原则,也是不符合能量守恒定律的。
      二、由能量守恒定律可得总能量守恒(总改变量守恒)以及形式能量之间等量转换,但由总能量守恒(总改变量守恒)以及几种形式能量之间等量转换是不能得到能量守恒定律的. 能量守恒定律与总能量守恒(总改变量守恒)以及几种形式能量等量转换是不能等同对待的。
      三、功和能的关系——各种不同形式的能可以通过做功来转化,能转化的多少通过功来量度,即功是能转化的量度。能量增量与各种形式能量之间关系——各种形式能量的转换遵循等量转换原则,能量增量是所有形式能量的增量,是此形式能量的增量,也是彼形式能量的增量。功能原理与能量守恒定律的本质是一致的。

 注:此文章内容已在〈中国科技信息〉发表

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